Pe probleme în domeniul polimerilor medicale - scopul medical polimerilor

Este evident că impactul cercetării științifice privind crearea, îmbunătățirea și utilizarea de organe artificiale nu depinde numai de progresele medicale, dar, de asemenea, cu privire la activitatea în domenii largi ale științelor naturale, precum și de inginerie și tehnologie, și este totalitatea tuturor eforturilor este un moment definitoriu.
În lista substanțelor, primirea care este necesară pentru dezvoltarea în continuare a organelor artificiale, ar trebui să facă astfel de materiale:

1. biologic compatibil cu un organism viu;
2. având proprietăți antithrombogenic;
3. dializa difuze artificial de film;
4. adsorbanți;
5. substanță care transportă oxigen;
6. materiale pentru microcapsulele;
7. Materiale fibroase *;
8. Material elastic-elastic, rezistent la abraziune;
9. tech capabile refolosite;
10. adezivi pentru îmbinarea țesuturi vii (bioklei);
11. materiale compozite.

Nu există nici o îndoială că, în plus față de aceste materiale, este necesar să se dezvolte metodele și metodologia de testare și evaluare, pentru a crea tehnologii și echipamente adecvate. Printre metodele cele mai promițătoare care merită o atenție și dezvoltarea în continuare, includ, printre altele, de screening materiale antithrombogenic in vitro, screening-ul pentru cancerigenicitate și alergenitatea în cultura de celule, precum și studierea modificărilor biodegradatsionnyh în sistemul biologic, folosind o simulare a unui organism viu.
În general, pentru dezvoltarea de organe artificiale, este o problemă fundamentală a materialului, și progresul în continuare este în mod clar de neconceput fără permisiunea ei.
Principalele cerințe care trebuie îndeplinite de materialul de uz medical, pot fi rezumate după cum urmează: materialul trebuie sa fie complet inofensive pentru organism, nu cancerigenă sau alergen, nu suferă modificări în timp și nu cauzează denaturarea, ușor de manevrat și au un efect bactericid.
Mai mult, în funcție de specificul unui anumit material organ artificial trebuie să fie rezistente la abraziune, pentru a provoca tromboză și embolie, să fie capabil să formeze o peliculă, în special difuză servi ca purtător adsorbant sau oxigen. Acesta trebuie să îndeplinească, și multe alte cerințe.
Abordarea materialelor polimerice în aspectul medical sugerează că cele mai intense a dezvoltării lor merge în mai multe direcții. Perspectivele și plasarea în timp o astfel de dezvoltare sunt ilustrate în tabelul. 2.
În termeni generali, problemele tuturor lucrărilor poate fi redus la 11 elemente luate în considerare într-o prezentare sinoptică de mai jos.

1. Materiale compatibile biologic. Aceste materiale includ substanțe care, atunci când sunt implantate în organism, rămân în ea pentru o lungă perioadă de timp, fără a provoca nici o reacție. găsit deja destul de larg utilizate silicon, teflon, policarbonați, polietilenă, hidrogeluri și alte materiale polimerice sintetice, și unele metale, cum ar fi oțelul inoxidabil și titan, gradul speciale. Materialul, care ar fi complet inert față de organismul viu, este acum, după cum știm, nr. Cu alte cuvinte, indiferent de orice valoare poate utilizate natura substanțelor,, mai devreme sau mai târziu, fie la nivel local sau pe tot corpul, aceasta va provoca în mod inevitabil un răspuns biologic.

Se poate argumenta că, în curând devine necesară în biopolimeri studii analitice, informațiile fundamentale privind formele și natura interacțiunii diferiților polimeri într-un organism viu, care să permită combinații discordante sau hydrophilicity lor, hidrofobie și alte proprietăți specifice. Polimerii, implantabil în corpul din punctul de vedere al cancerigenă și de a provoca aceste sau alte anomalii este extrem de dificilă, datorită faptului că zoologice foarte mare durată eksperimentov-, împreună cu importanța neîndoielnică a unor astfel de studii. Trebuie adăugat că tendința polimerului de a provoca fenomene anormale poate fi determinată, de asemenea, în considerarea interacțiunii sale cu o cultură de țesut celular.

1. Materiale antithrombogenic. În legătură cu dezvoltarea de organe artificiale din lume, a realizat numeroase studii fundamentale privind materialele antithrombogenic și a acumulat destul de multe informații cu privire la acest subiect. Cu toate acestea, în baza unor concepte moderne, ar trebui să fie de cel puțin 20 de ani înainte de a va fi posibil pentru a aduce materialul la un astfel de nivel încât utilizarea lor în vasele de sânge sau inima unui organism viu nu produce coagularea sângelui.

Tabelul 2. Avansate de Cercetare și planul de dezvoltare în domeniul materialelor polimerice pentru crearea de organe artificiale ale corpului uman
(Potrivit Departamentului Știință și Tehnologie, 1976)

Cu toate acestea, atunci când este utilizat organul artificial o dată sau de mai multe ori, problema este rezolvată pur și simplu prin heparină sau alte trombozopodavlyayuschego în plus cu agent, a dezvoltat un material cu o durată de viață de până la câteva luni. Astfel, perspectivele pentru obținerea materialului dorit având proprietăți antithrombogenic pot fi considerate ca fiind foarte reale.
Se înțelege că sunt necesare numeroase studii în obținerea diafragme lozhnovnutrennih cu o suprafață netedă care poartă încărcărilor electrostatice capabile de fibrină sedimentează și alte svoystv- complexe având o legare astfel de diafragme cu agenți care produc heparină și analogii săi, precum și în alte domenii și direcții chimice. În esență, toate aceste lucrări au, aparent, să crească într-un studiu de design moleculare bazat pe interpretarea mecanismului de coagulare a sângelui. Cu toate acestea, nu a interpretat încă condiții reale trombogenezei pe suprafața materialului și cercetarea fundamentală în această direcție.

Video: JJG BioPlast_rus

1. Dializa-difuză membrană. Este cunoscut faptul că pentru rinichi, ficat si alte organe artificiale necesare filmului dializa deducând ureea, creatinina și alte substanțe nocive, dar în momentul efectului de dializă în realizarea materialelor cu macromoleculelor chiar mai mari este încă o problemă. După toate probabilitățile, în curând vor trebui să dezvolte o membrană cu o valoare arbitrară pori cu diametrul de dializă și orificii capabile să treacă selectiv aceste sau alte substanțe care nu sunt pe magnitudinea moleculelor, dar, în funcție de natura lor și svoystv- necesare și un astfel de film, care ar putea mai întâi filtrată substanță, și apoi resorbirovat.

Artificial pulmonar schimbul tip phrenic de oxigen și dioxid de carbon se realizează prin dializă cu membrană din urma, de obicei, realizate din silicon și alte materiale similare. În stadiul actual al eficienței procesului în nici un fel poate fi numit ideal, iar dacă în viitor va fi dezvoltat pulmonar artificial portabil, este necesar să se investigheze deschiderea în aspectele fizice și chimice ale procesului chimic și de a examina legarea acestora cu catalizatori și alte substanțe.

1. Adsorbanți. Pornind de adsorbție creatininei într-un rinichi artificial, amoniac ficat artificial în procese similare și utilizarea perfuziei sângelui prin acțiunea adsorbanților atrage atenția în creștere. utilizate în prezent rășini carbon, zirconiu și de schimb ionic, de preferință, activate. Este clar că necesitatea dezvoltării unor noi materiale adsorbante pe baza noilor polimeri funcționali, care acționează asupra altor mecanisme.
2. Substanțe care transporta oxigenul. După cum este cunoscut, in vivo a hemoglobinei eritrocitare leagă oxigenul care vine de la plamani, apoi transferă fluxul sanguin circulant în toate porțiunile tela- aici, în funcție de presiunea parțială a oxigenului din mediul ambiant se modifică oxigen eliberare eritrocite. Aparent, obtinerea de substanțe care transportă oxigen va fi ultimul pas în crearea de sânge artificial. În cazul în care dezvoltarea de polimeri funcționali de acest tip vor fi aduse la nivelul de celule artificiale, realizarea procesului de metabolism, este probabil să fie în măsură să obțină informații fundamentale despre sinteza vieții însăși, descifrarea și interpretarea.

Cu toate acestea, în prezent de dezvoltare se desfășoară numai în domenii cum ar fi capsula strat protector de globule roșii ale animalelor și oamenilor, dizolvarea oxigenului la o concentrație mare, de exemplu, hidrocarburi fluorurate, și, în final, bonding chimice substanțe macromoleculare sintetice cu eritrocite hemului animale. Este clar că toată această activitate este doar etapa inițială în calea producției de sânge artificiale, ca atare, continuă să aibă nevoie de cercetare și dezvoltare puternice sunt mult mai frecvente, profil universal.

1. Materiale pentru microcapsule. Fie ca adsorbant oxigen sau purtător, pentru fluxul de sânge în interiorul perfuziei este de dorit să se anexeze într-o capsulă, având dimensiuni de ordinul micronilor. Coagularea sângelui prin acțiunea unor astfel de substanțe, precum și în multe alte cazuri, se datorează vâscozității ridicate, care împiedică trecerea lor prin capilar. Deoarece materialele de microcapsule, în astfel de cazuri au fost utilizate cu succes compuși polimeri de silicon și albumina serică, dar evoluțiile ulterioare sunt foarte de dorit în vedere necesitatea de material elastic elastic, care are un difuzivitate ridicat, ușor de prelucrat și nu cauzează denaturarea și alte modificări semnate de substanță în soluție .

Un astfel de material va fi în sensul deplin al fundației pentru crearea unei celule artificiale.

1. Materiale fibroase. materiale din fibre de acetat de vinil, care lucrează într-un rinichi artificial, capilare pulmonare artificiale de silicon și fragmente similare ale altor organe artificiale, caracterizate prin metabolism ridicat de eficiență datorită unei zone de contact larg în diafragme microporoase.

* Aceasta se referă la textura complet fibros peste întregul volum al materialului. - Notă. Trans.

Astfel de fragmente de materiale fibroase sunt ușor de miniaturizat, organele devin compacte, și, prin urmare, în continuare activitatea cu privire la acest subiect ar trebui să fie luate în considerare foarte promițătoare.
Mai mult, este cunoscut experimente de succes pentru a dezvolta un pancreas artificial care constă în faptul că mai întâi pe suprafața exterioară a celulelor beta materiale fibroase cultivate și alte atribute de cancer, iar apoi prin deschiderea unui material realiza în mod artificial funcția secreției de insulină.
Rezultatele permit să ne așteptăm ca, în viitor, va fi în măsură să extindă aplicarea materialelor fibroase de acest tip încă în domeniul metabolismului endocrin artificiale.

1. Material elastic-elastic, rezistent la abraziune. Pentru o mare varietate de organe artificiale - oase, articulații, valve cardiace - o caracteristică pe care domeniul de aplicare al utilizării de materiale rezistente la abraziune, și are o flexibilitate elastică, întotdeauna suficient de larg. În special, pentru crearea de oase artificiale și articulațiilor sunt dezvoltarea în continuare foarte de dorit din materiale polimerice având un set favorabil de caracteristici fizice și mecanice.
2. reutilizarea materialelor. În organism viu conține o mulțime de foarte comise asupra proprietăților substanțelor și a materialelor în curs de re-puse în aplicare sub formă de organe artificiale, acestea sunt numite materiale biodegrada. Este, de exemplu, un valve artificiale, obținute prin tratarea chimică a valvelor naturale sau create din dura mater, pompa de inimă artificială făcută dintr-un pericard, și multe alte organe. Acesta este în prezent în curs de experimentat cu rinichi artificial care funcționează cu ajutorul colagenului membrany- au primit ultimul tratament chimic al colagenului, o cantitate mare de colagen, care se găsește în țesuturile animale. Este clar că cercetările în acest domeniu ar trebui să fie direcționate către tratarea și prelucrarea materialelor naturale.
3. Adezivi biologici. adezivi speciali biologice utilizate pentru a adera la piele, fragmente de țesut, vasele de sânge, intestin și alte organe și părți ale acestora. Mai mult decât atât, create sau identificate pentru a dezvolta noi soiuri de bioadezivi pentru conectarea de organe artificiale, de exemplu, vasele de sânge, ureter, canal biliar cu corpul viu sau pentru lipirea valve cardiace artificiale naturale.

Mai ales nevoie de astfel de bioadezivi soiuri apuce cât mai repede, precum și adezivi instantanee pentru utilizarea în sistemele biologice care conțin fluide constituționale. Un foarte mare, de asemenea, o nevoie de adezivi care nu emit căldură, nu produc substanțe nocive, nu reacționează cu substanța vie, nu sunt degradate în timpul șederii în organism și au alte proprietăți favorabile.

1. Compoziții din materiale polimerice. Diferite compoziții pe bază de polimeri sunt, de exemplu, prin varierea combinații de polimeri sintetici serii omoloage unică, o rășină sintetică cu metalul sau biopolimer cu un metal sau un polimer artificial, t. E. Folosind diferite combinații și combinații ale acestora. Esența tuturor experimentelor este acela de a se asigura că prepararea compozițiilor cu proprietăți noi ne permite să găsească și să producă materiale care pot efectua complet noi funcții. Pentru toate premisele pentru dezvoltarea cercetării în acest domeniu are nevoie de o abordare strict sistematică bazată științific bazată pe tehnica tradițională, cu utilizarea informațiilor deja stocate pe articulații legate de științe.

Video: În regiunea Stavropol a deschis un centru modern de reciclare a deșeurilor

Mai sus sa menționat concis sens, actualul stat, problemele și perspectivele pentru dezvoltarea generală a polimerilor în scopuri medicale - în principal materiale sintetice cu masa moleculară înaltă pentru organe artificiale ale corpului uman. Trebuie adăugat că progresul de Chimie Macromoleculara de profil medical și creșterea amploarea utilizării produselor sale în multe alte domenii ale științei și tehnologiei cu siguranță cauza pentru a trăi o nouă direcție de cercetare, o foarte importantă și promițătoare.